Внедрение систем горно-подземной радиосвязи, позиционирования, аварийного оповещения, аэрогазового контроля и аварийного поиска персонала в угольных шахтах и подземных рудниках является одной из необходимых задач при строительстве и развитии промышленных объектов по подземной добыче полезных ископаемых. Современные технические комплексы, выпускаемые для этой области, позволяют обеспечить выполнение требований промышленной безопасности, сохранить жизнь и здоровье горняков.
АО «ИТ-Индустрия» — отечественное предприятие по разработке и производству телекоммуникационного оборудования и систем промышленной автоматизации. Продукция компании предназначена для использования в составе МФСБ шахт и рудников, в том числе опасных по воспламенению рудничного газа и/или угольной пыли. В этой статье рассматриваются текущие и новые возможности многофункционального комплекса «Горизонт» по обеспечению горно-подземной связи и передачи данных в условиях подземной горной добычи.
Многофункциональный шахтный информационный комплекс «Горизонт»: отечественное решение для МФСБ горнодобывающих предприятий
Комплекс «Горизонт» разработан специалистами АО «ИТ-Индустрия» для сетей связи шахт и рудников. Работа комплекса основана на передаче радиосигналов по проложенному под землей радиоизлучающему кабелю. Кабель выступает в качестве приемо-передающей антенны.
Данная технология, несмотря на распространение других способов передачи информации, является наиболее оптимальной по соотношению функциональность/стоимость при решении задач, не требующих каналов с высокой пропускной способностью (голосовая связь, позиционирование, телеметрия и телеуправление объектами автоматизации), обеспечивает устойчивое радиопокрытие и уверенную работу необходимых сервисов в подземных выработках практически любых конфигураций и протяженности.
Возможности и состав сети комплекса
Функциональные возможности комплекса «Горизонт» позволяют горнодобывающим компаниям создавать сети горно-подземной конвенциональной и транкинговой диспетчерской радиосвязи, позиционирования (контроля местоположения) персонала и транспорта на всей протяженности подземного объекта. Обеспечивается передача данных о местоположении на АРМ оператора и в систему табельного учета предприятия. В целях аэрогазового контроля осуществляется передача данных с индивидуальных газоанализаторов и газосигнализаторов в систему аэрогазового контроля шахты (рудника). Реализуется аварийное оповещение и поиск персонала, застигнутого аварией при обрушении горной породы.
Комплекс состоит из наземного и подземного сегментов инфраструктуры. Наземная часть включает базовое оборудование, сервер, ПО и АРМы для удаленного мониторинга и управления элементами сети. Подземная часть — шахтное линейное оборудование, шахтное абонентское оборудование, систему поиска людей в завалах.
Транспортной средой передачи информации служит радиоизлучающий кабель, ВОЛС, линии RS-485 и Ethernet. Электропитание обеспечивается с помощью искробезопасных взрывозащищенных блоков питания серии БПИС.
Чтобы объединить участки высокочастотной излучающей кабельной сети по ВОЛС и сформировать единую телекоммуникационную среду передачи информации, комплекс может дополняться радиооптическими преобразователями РОЛС. Такие устройства обеспечивают передачу радиосигналов по волоконно-оптической линии с использованием двух выделенных оптических волокон. Управление работой комплекса строится на базе сервера и специализированного ПО «Персонал», «Аварийное оповещение» и «Инженер связи».
Оборудование подземного сегмента выполнено в искробезопасном взрывозащищенном исполнении РО (рудничное особовзрывобезопасное), имеет сертификаты «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» (ТР ТС 012/2011). Комплекс соответствует «Правилам безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых», введенным приказом № 505 от 08 декабря 2020 года Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, вступившим в действие с 01.01.2021 с поправками от 01.01.2022.
Возможности комплекса «Горизонт» по обеспечению позиционирования персонала и транспорта. Аварийное оповещение персонала в шахте
Одна из основных задач, которые решает комплекс «Горизонт», — позиционирование шахтёров и транспорта, а также аварийное оповещение шахтёров под землей. Сеть позиционирования и аварийного оповещения в реальном времени непрерывно определяет местонахождение горнорабочих и транспортных средств с разрешением ±20 м, направление их движения и передает эту информацию на АРМ диспетчера.
Оборудование сети подземного позиционирования разработано в соответствии с ГОСТ Р 55154-2019. В аккумуляторные отсеки головных светильников шахтеров устанавливаются абонентские модули позиционирования и аварийного оповещения персонала. В состав линейного оборудования входят линейные считыватели, монтируемые на радиоизлучающей кабельной сети, и контроллеры базового оборудования.
С помощью линейных считывателей осуществляется обмен данными с абонентскими модулями, определяется их местоположение в шахте. Информация со считывателей обрабатывается контроллерами и затем отображается на дисплее АРМ диспетчера. Диспетчер может в любой момент времени увидеть, где находятся каждый шахтер или транспортное средство, а также в каком направлении они движутся. Информация о местоположении на экране диспетчера обновляется каждые 5 секунд.
При возникновении нештатной ситуации шахтеры моментально оповещаются об аварии. Поддерживается общий, групповой или индивидуальный способ передачи сигналов аварийного оповещения. Предусмотрено автоматическое (контроль доставки) и ручное (контроль осознания) подтверждение получения сигнала каждым шахтером. Осуществляются обработка, хранение и выдача по запросу отчетов о параметрах рассылки сигналов аварийного оповещения и подтверждения получения информации адресатами. Диспетчер может контролировать на своем мониторе, доведены ли сигналы аварийного оповещения до всех адресатов.
Помимо «базового» решения передачи информации через излучающий кабель, в продуктовой линейке компании присутствует оборудование, позволяющее в качестве «транспортной» среды для передачи информации позиционирования использовать существующую или вновь строящуюся на предприятии сеть LTE.
Цифровая и аналоговая радиосвязь в угольных шахтах и подземных рудниках на основе комплекса «Горизонт»
Одно из достоинств комплекса «Горизонт» — надежная радиосвязь в подземных выработках любой протяженности и топологии. Комплекс позволяет организовать подземную и поверхностную сети радиосвязи в конвенциональном или транкинговом режиме. Вид связи — аналоговая или цифровая, в соответствии со стандартами МРТ1327 или DMR. Связь осуществляется в диапазоне частот VHF (145–160 МГц и 170–185 МГц). Оборудование обеспечивает радиосвязь между сотрудниками, а также сотрудниками и диспетчером. Система поддерживает выход радиоабонента в учрежденческую или внешнюю телефонную сеть. Возможно использование базового и абонентского оборудования различных изготовителей. Имеется возможность осуществления записи переговоров с хранением записанных файлов на сервере. Радиосвязь в угольных шахтах и подземных рудниках позволяет улучшить эффективность управления рабочими бригадами, повысить оперативность реакции работников на изменившиеся обстоятельства.
Для реконструкции сетей подземной радиосвязи АО «ИТ-Индустрия» может также предложить и реализовать «мягкую» модернизацию существующей аналоговой радиосети с поэтапным переходом на цифровой стандарт DMR без замены дорогостоящей ADAS инфраструктуры (излучающего кабеля, линейных усилителей и др.).
Возможности комплекса по обеспечению передачи данных индивидуального аэрогазового контроля под землёй
Шахтный информационный комплекс «Горизонт» обеспечивает передачу данных аэрогазовой обстановки в систему аэрогазового контроля шахты (рудника). Это позволяет предотвратить аварии, инциденты и нарушения правил безопасности, связанные с нарушениями аэрогазовой обстановки в подземных выработках и ведущие к угрозе жизни и здоровья персонала.
Данные от индивидуального газоанализатора шахтера о наличии и концентрации метана (СН4), угарного газа (СО), углекислого газа (СО2) и кислорода (О2) передаются через специальные абонентские модули. Они устанавливаются в корпус индивидуального газоанализатора.
Информация от газосигнализатора шахтерского фонаря каждого горнорабочего о наличии и концентрации метана (СН4) поступает через абонентский модуль позиционирования и аварийного оповещения. Данные от абонентских модулей направляются на линейные считыватели и далее в систему аэрогазового контроля шахты (рудника). Сведения об аэрогазовой обстановке отображаются на дисплее АРМ диспетчера: в виде таблиц и графической информации на планах подземных выработок.
Новые функции комплекса «Горизонт»: система предотвращения наездов и столкновений в шахтах и рудниках
Функциональные возможности комплекса «Горизонт» непрерывно расширяются. Для повышения безопасности при производстве работ с использованием подземного транспорта разработана система предотвращения столкновений шахтного транспорта и наезда транспортных средств на людей. Сейчас она проходит испытания, ведется подготовка к сертификации.
Основные компоненты системы — датчики обнаружения присутствия персонала в зоне движения рабочей техники и датчики предотвращения столкновений транспорта. Применение системы позволит снизить риск возникновения несчастных случаев в ходе работ по добыче полезных ископаемых. Оборудование работает корректно, даже когда зоны покрытия считывателей нескольких транспортных средств пересекаются.
Система поиска людей в завалах «Горизонт-Поиск»
Для обнаружения местоположения персонала в завалах подземных выработок угольных шахт и рудников в случае аварии служит система «Горизонт-Поиск». Она входит в состав многофункционального информационного комплекса «Горизонт», но может применяться и отдельно.
«Горизонт-Поиск» состоит из шахтного поискового прибора «Поиск-2» и абонентских модулей поиска, устанавливаемых в аккумуляторные отсеки головных светильников горнорабочих. С помощью поискового прибора горноспасатель может определить местоположение людей на расстоянии до 20 метров через обвальную горную породу с точностью ±2 м. На дисплее прибора отображается направление поиска и расстояние до человека, находящегося в зоне бедствия. Можно одновременно вести поиск до 16 человек: время для определения их местонахождения сокращается, а сроки проведения спасательной операции минимизируются.
Основные отличия комплексов «Горизонт» и «Талнах». Преемственность и возможность модернизации сетей
Комплекс «Горизонт» сохранил все достоинства оборудования предыдущего поколения — комплекса «Талнах». Но в отличие от «Талнаха», комплекс «Горизонт» обеспечивает значительно более высокую точность позиционирования персонала и транспорта. Также возросла скорость обновления информации о местоположении горнорабочих на АРМ диспетчера. Расширились возможности аварийного оповещения и программного обеспечения.
При разработке комплекса «Горизонт» инженеры компании смогли решить задачу, как осуществить его совместимость с сетевой инфраструктурой комплекса «Талнах». Этот комплекс по сей день применяется на многих промышленных объектах. Предприятия, использующие «Талнах» на подземных сетях связи и автоматизации, могут обновить его состав функциональными модулями «Горизонта» и получить новые технические возможности.
В первую очередь это позиционирование с разрешением ±20 м в реальном времени с периодом обновления информации на мнемосхеме диспетчера не более 5 секунд. А также аварийное оповещение персонала с автоматическим (контроль доставки) и ручным (контроль осознания) подтверждением получения сигнала каждым шахтером.
Это позволяет добывающим компаниям обеспечить соответствие МФСБ объекта требованиям «Правил безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых», введенных приказом № 505 от 08 декабря 2020 года Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, вступивших в действие с 01.01.2021, с поправками от 01.01.2022, и ГОСТ Р 55154-2019 «Оборудование горно-шахтное». А также минимизировать свои затраты и обойтись без полной замены оборудования телекоммуникационной сети.
Чтобы модернизировать «Талнах» до уровня технологических возможностей «Горизонта», разработан алгоритм поэтапной замены считывателей ЛС-Р-75, ЛС-Р1-75 на новые считыватели ЛС-Р4-75, а также абонентских модулей МАУ-П-10, МАУ-П-14 на новые модули позиционирования оповещения МА-41. В составе базового оборудования потребуется установить в блок ОРБ новые кассеты контроллеров 1-М-500 для позиционирования, аварийного оповещения и диагностики, обновить программное обеспечение.
Достоинства подземной сети радиосвязи и передачи данных на основе радиоизлучающего кабеля. Возможности применения комплекса «Горизонт» для развития/модернизации систем ГПС на основе оборудования зарубежных изготовителей
Использование многофункционального шахтного информационного комплекса «Горизонт» для строительства подземных телекоммуникационных сетей дает горнодобывающим компаниям существенные преимущества. Прежде всего – надёжную радиосвязь и передачу данных позиционирования, аварийного оповещения, аэрогазового контроля и промышленной автоматизации по радиоизлучающему кабелю в подземных шахтах и рудниках большой протяжённости. А также- легкость масштабирования телекоммуникационной инфраструктуры согласно планам развития подземных объектов, быстрое восстановление работоспособности при авариях на излучающей кабельной сети в ходе производственных процессов, эксплуатация в условиях перепадов температур. Ещё один существенный «плюс» - это доступная стоимость внедрения. Оборудование комплекса «Горизонт» можно использовать для решения задач импортозамещения при модернизации аналогичных сетей, построенных на основе оборудования зарубежного производства.
Функциональные возможности и надежность комплекса «Горизонт» заслужили высокие оценки специалистов на многих объектах предприятий подземной горной добычи Сибири и Крайнего Севера.
Возможности по созданию систем БШПД в шахтах и рудниках на основе LTE и Wi-Fi в рамках системной интеграции
Учитывая тренд развития рынка мобильной передачи данных в промышленном секторе с применением широкополосных технологий, компания «ИТ-Индустрия» в рамках системной интеграции успешно развивает направление строительства сетей беспроводного широкополосного доступа (БШПД), в том числе с использованием технологий Wi-Fi и LTE (pLTE) в подземных рудниках. Большие возможности для передачи данных в шахтах и подземных рудниках предоставит новая взрывозащищённая шахтная точка «ШПД-РО» широкополосного беспроводного доступа стандарта Wi-Fi 6.
С 2020 по 2022 год реализовано несколько проектов по созданию сетей БШПД LTE для передачи данных, голосовой связи, точного позиционирования самоходной техники и других задач. Сочетание возможностей сегментов узкополосных сетей комплекса «Горизонт» и широкополосных сетей на базе технологий Wi-Fi и LTE в рамках конвергентного решения на объектах подземной горной добычи позволяет предприятиям применять гибкий подход к строительству телекоммуникационной инфраструктуры с оптимальными затратами.
При реализации комплексных проектов создания сетей АО «ИТ-Индустрия» предоставляет широкий перечень услуг: от консультирования по вопросам внедрения до проектирования и строительства сети.